CN203261042U - 模块化低压智能无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化低压智能无功补偿装置，它包括隔离开关熔断器组、三相补偿模块、单相补偿模块、无功功率控制器和避雷器，所述隔离开关熔断器组的上端与电网相连，下端连接三相补偿模块和单相补偿模块，所述无功功率控制器分别与电网、隔离开关熔断器组下端、三相补偿模块和单相补偿模块相连，所述避雷器与隔离开关熔断器组下端相连。本实用新型不仅采取了单相和三相相互结合的补偿方式，提高了无功补偿的精度和响应速度，而且实现了无功补偿装置的模块化，使其维护、更换元器件更加安全、简单和方便。

Description

模块化低压智能无功补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种无功补偿装置，具体地说是一种用于低压配电网的模块化低压智能无功补偿装置。

背景技术

随着电网系统结构的日趋复杂，当系统受到较大干扰时，就可能在电压稳定薄弱环节导致电压崩溃。随着负荷的不断增加，由于像电动机和变压器等设备都属于感性负载，运行过程中电网需要向这些设备提供相应的无功功率，使得用户的无功需求大幅度增加，甚至造成局部电网无功严重不足，电压水平普遍较低等情况，导致电能损耗严重。因此，现代智能电网需要智能无功补偿设备来减少无功功率在电网中的流动，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，达到降损节能的效果，同时保证电网电压运行平稳，提高供电的安全性、可靠性和经济性。

现有的无功补偿设备在对电网进行无功补偿时，控制器根据采集的系统功率因数来控制接触器的闭合和断开，从而进行投切三相补偿电容器，这种采用固定容量循环投切方式，投切过程中容易产生投切震荡现象。

上述方式的无功补偿设备在对三相平衡且负载变化缓慢的电网进行补偿时效果显著，但是对三相不平衡或冲击性电网进行补偿时，会造成对某相过补偿或某相补偿不足甚至不补偿等复杂情况，补偿效果较差。另外，由于内部元器件分散安装，导致无功补偿设备进行检修、维护和更换元器件时不方便操作，尤其是现场工况复杂或苛刻时，安全距离难以保证。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型提供了一种模块化低压智能无功补偿装置，不仅能够提高无功补偿的精度和响应速度，而且能够实现无功补偿装置的模块化，使其维护、更换元器件更加安全、简单、方便。

本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是：模块化低压智能无功补偿装置，其特征是，包括隔离开关熔断器组、三相补偿模块、单相补偿模块、无功功率控制器和避雷器，所述隔离开关熔断器组的上端与电网相连，下端连接三相补偿模块和单相补偿模块，所述无功功率控制器分别与电网、隔离开关熔断器组下端、三相补偿模块和单相补偿模块相连，所述避雷器与隔离开关熔断器组下端相连。

优选地，所述三相补偿模块包括依次相连接的三相熔断器式隔离开关、三相无触点开关、三相电抗器和三相补偿电容器，所述三相熔断器式隔离开关与隔离开关熔断器组连接。

优选地，所述单相补偿模块包括依次相连接的单相熔断器式隔离开关、单相无触点开关、单相电抗器和单相补偿电容器，所述单相熔断器式隔离开关与隔离开关熔断器组连接。

进一步地，所述隔离开关熔断器组下端通过母排分别与三相补偿模块、单相补偿模块和避雷器相连接。

进一步地，所述无功功率控制器通过电流采样电路与电网相连，所述采样电路包括电流互感器，所述电流互感器并联在电网中。

进一步地，所述无功功率控制器的电压采样电路通过熔断器与隔离开关熔断器组下端相连。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采取三相补偿与单相补偿的结合补偿方式，可根据电网状况任意组合，实现了对三相不平衡电网的无功功率补偿。

2、本实用新型实现了补偿装置的模块化，便于补偿装置的检修、维护和元器件的更换，大大提高了安全性能。

3、本实用新型所述的补偿模块采用无触点开关作为电容器的投切开关，采用过零投切技术，提高了投切的速度，抑制了投切时的电流涌流。

4、本实用新型所述的无功功率控制器采用无功功率作为控制补偿模块投切的判据，以电压、谐波为辅助判据，不会产生投切振荡。

5、本实用新型所述的无功功率控制器采用比例投切控制方式，满足了电网对无功功率时刻变化的需求，提高了投切控制的精度。

本实用新型不仅采取了单相和三相相互结合的补偿方式，提高了无功补偿的精度和响应速度，而且实现了无功补偿装置的模块化，使其维护、更换元器件更加安全、简单和方便。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型所述三相补偿模块的原理图；

图3为本实用新型所述单相补偿模块的原理图；

图4为本实用新型的工作流程图；

图中，1隔离开关熔断器组、2无功功率控制器、3避雷器、4三相熔断器式隔离开关、5三相无触点开关、6三相电抗器、7三相补偿电容器、8单相熔断器式隔离开关、9单相无触点开关、10单相电抗器、11单相补偿电容器、12电流互感器、13熔断器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型的一种模块化低压智能无功补偿装置，它包括隔离开关熔断器组1、三相补偿模块、单相补偿模块、无功功率控制器2和避雷器3，所述隔离开关熔断器组1的上端与电网相连，下端通过母排连接三相补偿模块和单相补偿模块，用以进行装置的投切、隔离和保护；所述无功功率控制器2分别与电网、隔离开关熔断器组1下端、三相补偿模块和单相补偿模块相连，所述避雷器3与隔离开关熔断器组1下端母排相连，用来完成电网三相电压与三相电流信号采集，A/D转换和无触点开关驱动等功能。

其中，所述无功功率控制器通过电流互感器12与电网相连，所述电流互感器12并联在电网中；所述无功功率控制器的电压采样电路通过熔断器13与隔离开关熔断器组1下端相连。

如图2所示，所述三相补偿模块包括依次相连接的三相熔断器式隔离开关4、三相无触点开关5、三相电抗器6和三相补偿电容器7，所述三相熔断器式隔离开关4与隔离开关熔断器组1下端母排连接。其中，三相熔断式隔离开关4起到了隔离和短路保护的作用；三相无触点开关5用来接收控制器的输出信号，实现导通和关断，起到了电容器投切开关的作用；三相电抗器6根据电网谐波状况，选择适合的电抗率，起到了抑制谐波和涌流的作用；电容器7用以同时补偿三相电网的无功功率。

如图3所示，所述单相补偿模块包括依次相连接的单相熔断器式隔离开关8、单相无触点开关9、单相电抗器10和单相补偿电容器11，所述单相熔断器式隔离开关8与隔离开关熔断器组1下端母排连接。其中，单相熔断式隔离开关8起到了隔离和短路保护的作用；单相无触点开关9用来接收控制器的输出信号，实现导通和关断，起到了电容器投切开关的作用；单相电抗器10根据电网谐波状况，选择适合的电抗率，起到了抑制谐波和涌流的作用；单相电容器11用以补偿电网某一相的无功功率。

具体流程图如图2如图4所示，本实用新型的工作流程如下：无功功率控制器2将采集的电网侧三相电压与三相电流信号经过A/D转换后送入CPU，CPU在一个工作周期内等间隔的采集N个瞬间电压、电流数据后，依据瞬时无功功率理论和FFT（快速傅里叶变换），计算出电网的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波等参数，以当前测得的无功功率的大小作为电力电容器投切的主要判据，兼以电压、谐波含量作为电力电容器投切的辅助判据；并以电网每相所缺无功容量来确定该相投入的电容数量，经控制器输出端输出12V直流信号，驱动相应的无触点开关导通；当出现过压、欠压或谐波超限值等情况时，无触点开关关断，电容器切除，停止运行。

本实用新型的无功补偿模块的投切系统设计如下：

根据电网所需补偿的无功功率的容量是连续变化的这一特点，传统采用相等固定容量循环投切的方式，使的无功功率补偿容量通常是有限的几种等级，特别是在负荷较小时，容易产生投切震荡，这样既降低了电容器组及其相应投切开关的使用寿命，同时无法达到相应的补偿效果。因此采用电容器容量大小搭配的做法来满足电网对无功功率时刻变化的需求就变得非常重要，即为比例投切。

采用比例投切，使的每个补偿模块之间的补偿容量都有严格的比例关系，这种关系叫编码，有多种编码可供选择，最常用的编码投切关系有以下几种：

Pr-1=＞1:1:1:1:1...:1

Pr-2=＞1:2:2:2:2...:2

Pr-3=＞1:2:4:4:4...:4

Pr-4=＞1:2:4:8:8...:8

Pr-5=＞1:1:2:2:2...:2

Pr-6=＞1:1:2:4:4...:4

Pr-7=＞1:1:2:4:8...:8

Pr-8=＞1:2:3:3:3...:3

Pr-9=＞1:2:3:6:6...:6

Pr-10=＞1:1:2:3:3...:3

Pr-11=＞1:1:2:3:6...:6

根据比例关系，当第一只补偿模块容量确定后，其余的补偿模块的容量也就确定了。所以用户只要通过预置无功功率控制器参数，确定第一只补偿模块的容量和所采用的编码方式即可。

除本实用新型所述的结构外，其余均为现有技术。

以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.模块化低压智能无功补偿装置，其特征是，包括隔离开关熔断器组、三相补偿模块、单相补偿模块、无功功率控制器和避雷器，所述隔离开关熔断器组的上端与电网相连，下端连接三相补偿模块和单相补偿模块，所述无功功率控制器分别与电网、隔离开关熔断器组下端、三相补偿模块和单相补偿模块相连，所述避雷器与隔离开关熔断器组下端相连。

2.根据权利要求1所述的模块化低压智能无功补偿装置，其特征是，所述三相补偿模块包括依次相连接的三相熔断器式隔离开关、三相无触点开关、三相电抗器和三相补偿电容器，所述三相熔断器式隔离开关与隔离开关熔断器组连接。

3.根据权利要求1所述的模块化低压智能无功补偿装置，其特征是，所述单相补偿模块包括依次相连接的单相熔断器式隔离开关、单相无触点开关、单相电抗器和单相补偿电容器，所述单相熔断器式隔离开关与隔离开关熔断器组连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的模块化低压智能无功补偿装置，其特征是，所述隔离开关熔断器组下端通过母排分别与三相补偿模块、单相补偿模块和避雷器相连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的模块化低压智能无功补偿装置，其特征是，所述无功功率控制器通过电流采样电路与电网相连，所述采样电路包括电流互感器，所述电流互感器并联在电网中。

6.根据权利要求1至3任一项所述的模块化低压智能无功补偿装置，其特征是，所述无功功率控制器的电压采样电路通过熔断器与隔离开关熔断器组下端相连。

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